JPH069262B2 - Superconducting device - Google Patents

Superconducting device

Info

Publication number
JPH069262B2
JPH069262B2 JP59196830A JP19683084A JPH069262B2 JP H069262 B2 JPH069262 B2 JP H069262B2 JP 59196830 A JP59196830 A JP 59196830A JP 19683084 A JP19683084 A JP 19683084A JP H069262 B2 JPH069262 B2 JP H069262B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconducting
semiconductor layer
superconducting device
film
control electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59196830A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6175575A (en
Inventor
壽一 西野
豊 原田
睦子 三宅
潮 川辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59196830A priority Critical patent/JPH069262B2/en
Priority to EP85302732A priority patent/EP0160456B1/en
Priority to CA000479462A priority patent/CA1229426A/en
Priority to DE3588114T priority patent/DE3588114T2/en
Publication of JPS6175575A publication Critical patent/JPS6175575A/en
Priority to US07/201,332 priority patent/US4888629A/en
Priority to US07/439,809 priority patent/US5160983A/en
Priority to US07/925,122 priority patent/US5311037A/en
Publication of JPH069262B2 publication Critical patent/JPH069262B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/10Junction-based devices
    • H10N60/128Junction-based devices having three or more electrodes, e.g. transistor-like structures

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、極低温で動作する超電導デバイスに係り、特
に半導体中をトンネルする超電導及び常電導電子の数を
制御電極に印加する電圧によって制御する超電導スイッ
チングデバイスに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting device that operates at cryogenic temperatures, and more particularly, to control the number of superconducting and normal-conducting elements tunneling in a semiconductor by the voltage applied to a control electrode. Superconducting switching device.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

半導体を使用し、デバイスの特性を制御するための電極
構造を有する超電導デバイスとしては、T.D.Clark
によって提案されたJOFET(J.Appl. Phys.
2736,51(1980))が知られている。JOFETにおい
ては、ゲート電極からクーパ対が供給されるために、電
流利得は1を超えることができないという問題がある。
そのため回路利得が小さい。同種のデバイスとしては特
開昭57−176781号公報に記載された超電導デバイスが開
示されている。このデバイスでは、超電導転移温度Tc
以下の温度で超電導となり得る半導体材料を使用する
が、この場合のTcは一般に液体He温度(4.2゜K)
と同程度かあるいはそれよりも低く、そのため回路を安
定に動作させるためには4.2゜K以下に冷却する必要が
あった。
As a superconducting device using a semiconductor and having an electrode structure for controlling the characteristics of the device, T.W. D. Clark
Proposed by JOFET (J. Appl. Phys.
2736, 51 (1980)) is known. The JOFET has a problem that the current gain cannot exceed 1 because the Cooper pair is supplied from the gate electrode.
Therefore, the circuit gain is small. As a device of the same kind, a superconducting device described in JP-A-57-176781 is disclosed. In this device, the superconducting transition temperature Tc
A semiconductor material that can become superconducting at the following temperature is used, but Tc in this case is generally the liquid He temperature (4.2 ° K).
However, it was necessary to cool it to 4.2 ° K or less in order to operate the circuit stably.

このように、従来の、制御電極を有する超電導デバイス
においては、回路利得及び回路安定動作の点から満足で
きるものは無かった。
As described above, none of the conventional superconducting devices having a control electrode is satisfactory in terms of circuit gain and circuit stable operation.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、その特性が電圧によって制御でき、し
かも電流利得の大きな高速スイッチング素子を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a high-speed switching element whose characteristics can be controlled by voltage and which has a large current gain.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明はこの目的を達成するために、使用温度において
常に常電導状態を保つ常電導材料から成る半導体上に設
けた第1及び第2の超電導電極と、該第1及び第2の超
電導電極の間の上記半導体の上部もしくは下部に絶縁膜
を介して形成された常電導もしくは超電導の制御電極を
有し、第1又は第2の超電導電極の一方と上記制御電極
との間に印加された電圧によって、第1及び第2の超電
導電極の間の超電導弱結合状態を変化させることにより
動作することを特徴とする。すなわち、半導体(層もし
くは基板)上に形成された2つの超電導電極の距離l
を、該電極間に超電導トンネルによるジョセフソン電流
が流れる程度(0<l≦300nm)に接近させ、半導体を
超電導トンネルに対するトンネル障壁層として用い、ま
た半導体上に膜厚約10〜30nmの絶縁膜を介して設けた制
御電極に印加した電圧によって半導体中の空間電荷量を
変化させて、トンネル障壁の幅と高さとを変化させるこ
とによってデバイスを動作する点に特徴がある。従って
半導体はその超電導転移温度以下で使用する必要は無
い。また制御電極はクーパ対の供給には使用していない
ので、デバイスとしての利得を大きくすることができ
る。
In order to achieve this object, the present invention provides a first and a second superconducting electrodes provided on a semiconductor made of a normal conducting material which always maintains a normal conducting state at a use temperature, and a first and a second superconducting electrodes. A control electrode of normal conductivity or superconductivity formed on the upper or lower part of the semiconductor between the two via a dielectric film, and a voltage applied between one of the first or second superconducting electrodes and the control electrode. It operates by changing the superconducting weak coupling state between the first and second superconducting electrodes. That is, the distance l between two superconducting electrodes formed on a semiconductor (layer or substrate)
To a degree (0 <l ≦ 300 nm) in which a Josephson current flows due to a superconducting tunnel between the electrodes, and the semiconductor is used as a tunnel barrier layer for the superconducting tunnel, and an insulating film having a thickness of about 10 to 30 nm is formed on the semiconductor. It is characterized in that the device is operated by changing the width and height of the tunnel barrier by changing the amount of space charge in the semiconductor by the voltage applied to the control electrode provided via. Therefore, the semiconductor need not be used below its superconducting transition temperature. Further, since the control electrode is not used for supplying the Cooper pair, the device gain can be increased.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

第1図に本発明の第1の実施例を示す。不純物濃度1015
cm-3以下のn形Siより成る基板1中に不純物Bを1018
〜1020cm-3導入して深さ1〜2μmのp形制御電極2を
形成した。基板1はこのように極低温において、半絶縁
性となるような材料を用いることが望ましい。次いで、
基板1の表面を酸化して厚さ約30nmのSiOから成る
絶縁膜3を形成した。続いて、気相成長法あるいは分子
線成長法によって厚さ約100nmのSiより成る半導体層
4を形成した。半導体層4はアモルファス状態及び多結
晶状態のいずれの場合でも、本発明の目的を達すること
ができた。半導体層4にn形の不純物(Asあるいは
P)を5×1019〜1020cm-3の濃度に導入した。続いて線
幅約5μmの帯状の第1及び第2の超電導電極5、6を
基板1の同じ側に形成する。該超電導電極を構成する材
料はPb及びPbを主成分とした合金、Nb、Nb化合
物の中から選ばれることが、素子が液体ヘリウム中で動
作させ得るために望ましいが、これに限定されることは
ない。以上によって、本発明の超電導デバイスを作製す
ることができた。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. Impurity concentration 10 15
cm -3 impurity B in the substrate 1 made of the following n-type Si 10 18
The p-type control electrode 2 having a depth of 1 to 2 μm was formed by introducing ˜10 20 cm −3 . It is desirable that the substrate 1 is made of a material that is semi-insulating at such an extremely low temperature. Then
The surface of the substrate 1 was oxidized to form an insulating film 3 of SiO 2 having a thickness of about 30 nm. Then, a semiconductor layer 4 made of Si and having a thickness of about 100 nm was formed by a vapor phase growth method or a molecular beam growth method. The semiconductor layer 4 was able to achieve the object of the present invention in both the amorphous state and the polycrystalline state. An n-type impurity (As or P) was introduced into the semiconductor layer 4 at a concentration of 5 × 10 19 to 10 20 cm −3 . Subsequently, strip-shaped first and second superconducting electrodes 5 and 6 having a line width of about 5 μm are formed on the same side of the substrate 1. It is desirable that the material constituting the superconducting electrode is selected from Pb, an alloy containing Pb as a main component, Nb, and an Nb compound so that the element can be operated in liquid helium, but the material is not limited to this. There is no. Through the above steps, the superconducting device of the present invention could be manufactured.

このデバイスにおいては、超電導電極5と6の間は、超
電導電極材料の転移温度以下に冷却した場合、超電導弱
結合によって結ばれており、そのために2つの超電導電
極の間に流れる最大ジョセフソン電流Imは Im=4πΔ/2eR により与えられる。ここにΔは超電導電極5、6のギャ
ップエネルギー、eは素電荷、Rは該超電導弱結合の
常電導トンネル抵抗である。なお、2つの超電導電極
5、6の間隔は超電導弱結合を形成するためには300nm
以下に選ばれ、両電極が空間的に分離されていることが
望ましい。
In this device, the superconducting electrodes 5 and 6 are connected by a superconducting weak bond when cooled below the transition temperature of the superconducting electrode material, and therefore the maximum Josephson current Im flowing between the two superconducting electrodes. Is given by Im = 4πΔ / 2eR N. Here, Δ is the gap energy of the superconducting electrodes 5 and 6, e is the elementary charge, and R N is the normal conducting tunnel resistance of the superconducting weak bond. The distance between the two superconducting electrodes 5 and 6 is 300 nm to form a superconducting weak bond.
It is desirable that both electrodes are spatially separated as selected below.

制御電極2に、超電導電極5又は6に対して負の電圧を
印加した場合には、半導体層4と絶縁膜3との界面の半
導体層4側に正の電荷が誘起されて、この電荷のために
トンネル障壁としての状態が変化し、Rがより大きな
値に変化するために電極5、6の間に電圧を発生させる
ことなく流し得る最大ジョセフソン電流Imは減少す
る。
When a negative voltage is applied to the control electrode 2 with respect to the superconducting electrode 5 or 6, a positive charge is induced on the semiconductor layer 4 side at the interface between the semiconductor layer 4 and the insulating film 3, and this charge Therefore, the state as a tunnel barrier changes, and R N changes to a larger value, so that the maximum Josephson current Im that can flow without generating a voltage between the electrodes 5 and 6 decreases.

第2図はこのような本発明による超電導デバイスの特性
を説明図で、この図のように負荷を設けると、制御電極
2の電圧Vcが0のときにはA点にあった動作点は、ゲ
ート電圧V<0の信号の印加によってB点へスイッチ
する。この場合、制御電極2は半導体層4と絶縁膜3に
よって隔てられているので、このデバイスは電圧制御型
の動作をする。第1図に示した実施例は、p形半導体の
制御電極2とn形の半導体層4を用いたが、これらに替
えてn形半導体の制御電極2とp形の半導体層4を用い
ても良い。また半導体層4の材料としてはSiの他にG
e、GaAs、InAs、InP、InSb等を用いて
も良い。また絶縁膜3の材料としてはSiOあるいはS
の薄膜を使用しても同様の効果を得ることがで
きた。この場合Geにあってはキャリア濃度が6×1018
cm-3以上、GaAs、InPにあってはキャリア濃度は
1×1017cm-3以上、InAs、InSbにあっては1×
1016cm-3以上であることが、極低温においてデバイスが
動作するために望ましいが、ここに示した数値以下のキ
ャリア濃度であっても制御電極に印加する電圧を大きく
すれば、本発明の目的を達することができた。
FIG. 2 is a diagram for explaining the characteristics of such a superconducting device according to the present invention. When a load is provided as in this figure, the operating point at point A when the voltage Vc of the control electrode 2 is 0 is the gate voltage. The signal is switched to point B by the application of a signal of V G <0. In this case, since the control electrode 2 is separated from the semiconductor layer 4 by the insulating film 3, the device operates in the voltage control type. In the embodiment shown in FIG. 1, the control electrode 2 made of p-type semiconductor and the n-type semiconductor layer 4 are used. Instead of these, the control electrode 2 made of n-type semiconductor and the p-type semiconductor layer 4 are used. Is also good. In addition to Si, G is used as the material of the semiconductor layer 4.
You may use e, GaAs, InAs, InP, InSb, etc. The material of the insulating film 3 is SiO or S.
The same effect could be obtained by using a thin film of i 3 N 4 . In this case, Ge has a carrier concentration of 6 × 10 18
cm -3 or more, the carrier concentration is 1 × 10 17 cm -3 or more for GaAs and InP, and 1 × for InAs and InSb.
It is preferable that it is 10 16 cm −3 or more for the device to operate at an extremely low temperature. However, even if the carrier concentration is less than the numerical value shown here, if the voltage applied to the control electrode is increased, I was able to reach my goal.

なお、本実施例では、基板1にn形半導体、半導体層4
にn形の半導体材料を用いたが、基板1にp形半導体、
半導体層4にp形半導体をを用い制御電極2に正の電圧
を印加した場合にも同様の効果を得ることができた。
In this embodiment, the substrate 1 has an n-type semiconductor and the semiconductor layer 4
Although an n-type semiconductor material was used for the
Similar effects could be obtained when a positive voltage was applied to the control electrode 2 using a p-type semiconductor for the semiconductor layer 4.

第1図に示した超電導デバイスの第1及び第2超電導電
極の間のバンド図を第5図、第6図、第7図、第8図に
示す。
Band diagrams between the first and second superconducting electrodes of the superconducting device shown in FIG. 1 are shown in FIGS. 5, 6, 7, and 8.

各図において、7は第1の超電導電極の伝導帯、8は第
1の超電導電極の禁制帯、9は第1の超電導電極の充満
帯、10は第2の超電導電極の伝導帯、11は第2の超電導
電極の禁制帯、12は第2の超電導電極の充満帯である。
In each figure, 7 is the conduction band of the first superconducting electrode, 8 is the forbidden band of the first superconducting electrode, 9 is the filling band of the first superconducting electrode, 10 is the conduction band of the second superconducting electrode, and 11 is the conduction band. The forbidden band of the second superconducting electrode, 12 is the filling band of the second superconducting electrode.

第5図は半導体に非縮退の材料を用いたとき、第6図は
半導体に縮退半導体を用いたときで、それぞれ第3の超
電導電極(制御電極)に電圧は印加されていない。第3
の電極電圧を印加した場合のバンド図は半導体が非縮退
の場合には第7図、縮退半導体の場合には第8図のよう
になり、前者では超電導臨界電流が増大し後者では超電
導臨界電流が減少してスイッチングが行われる。
FIG. 5 shows the case where a non-degenerate material is used for the semiconductor, and FIG. 6 shows the case where the degenerate semiconductor is used for the semiconductor, and no voltage is applied to the third superconducting electrode (control electrode). Third
The band diagram when the electrode voltage is applied is as shown in Fig. 7 when the semiconductor is non-degenerate, and as in Fig. 8 when it is a degenerate semiconductor. In the former, the superconducting critical current increases and in the latter, the superconducting critical current. Is reduced and switching is performed.

第3図に、本発明の第2の実施例を示す。制御電極2は
超電導金属であるNbをArガスを用いたスパッタ法に
よって厚さ約200nmに製膜し、CFガスを用いた反応
性イオンエッチング法により加工した。次いでその表面
に常圧CVD法によって膜厚約50nmのアモルファスSi
膜を堆積して絶縁膜3とした。引き続きシランガス
のRF放電を用いてリンを1019cm-3以上に高濃度に含ん
だ厚さ約200nmのアモルファス・シリコン膜を形成し半
導体層4とした。最後に厚さ約300nmのNbから成る超
電導電極5、6をスパッタ法で形成し反応性スパッタ法
で加工した。この実施例では、超電導デバイスの構造そ
のものは第1の実施例と同じであるが、制御電極2に超
電導金属を用いている。また絶縁膜3には該超電導金属
の自己酸化膜を使用することが望ましいが、SiO
SiO、Si等の薄膜を被着させて使用しても良
い。該超電導金属としてはNb、Nbの化合物、Taの
中の少なくとも1つから選ばれた材料を用い、絶縁膜3
の比誘電率を大きくすることが望ましいが、これに限定
されることはない。これによってこのデバイスの動作電
圧を低くし、消費電力を低減することができる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The control electrode 2 was formed by depositing Nb, which is a superconducting metal, to a thickness of about 200 nm by a sputtering method using Ar gas, and processed by a reactive ion etching method using CF 4 gas. Amorphous Si with a film thickness of about 50 nm was then formed on the surface by atmospheric pressure CVD.
An O 2 film was deposited to form an insulating film 3. Subsequently, an amorphous silicon film having a thickness of about 200 nm containing phosphorus at a high concentration of 10 19 cm −3 or more was formed by RF discharge of silane gas to form a semiconductor layer 4. Finally, the superconducting electrodes 5 and 6 made of Nb having a thickness of about 300 nm were formed by the sputtering method and processed by the reactive sputtering method. In this embodiment, the structure itself of the superconducting device is the same as that of the first embodiment, but a superconducting metal is used for the control electrode 2. Although it is desirable to use a self-oxidizing film of the superconducting metal for the insulating film 3, SiO 2 ,
A thin film of SiO, Si 3 N 4 or the like may be deposited and used. As the superconducting metal, a material selected from at least one of Nb, a compound of Nb, and Ta is used.
It is desirable to increase the relative permittivity of, but not limited to this. As a result, the operating voltage of this device can be lowered and the power consumption can be reduced.

第4図に、本発明の第3の実施例を示す。この実施例で
は、半導体層4にSi単結晶を用いている。このSi単
結晶は、p形又はn形であり不純物濃度は1×1019cm-3
以下であることが望ましい。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the semiconductor layer 4 is made of Si single crystal. This Si single crystal is p-type or n-type and has an impurity concentration of 1 × 10 19 cm -3.
The following is desirable.

すなわち、(100)方位のSi単結晶に、SiO
をマスクとしKOHによる異方性エッチングによって第
4図に示したような加工を施し、厚さ約100〜200nmの極
めて薄い半導体層4とした。この半導体層4の表面を酸
化して絶縁膜3を形成し、制御電極2としては超電導金
属であるPbを蒸着法により約500nm被着させたのち、
加工したものを用いた。次いで半導体層4の上面を清浄
化し厚さ約300nmのNb又はPbより成る超電導電極
5、6を製膜し反応性イオンエッチング法により加工し
た。このような構造を用いても本発明の超電導デバイス
を実現することができた。
That is, a Si single crystal having a (100) orientation is processed by anisotropic etching with KOH using SiO 2 or the like as a mask as shown in FIG. 4 to form an extremely thin semiconductor layer 4 having a thickness of about 100 to 200 nm. did. The surface of the semiconductor layer 4 is oxidized to form an insulating film 3, and Pb which is a superconducting metal is deposited as the control electrode 2 by a vapor deposition method to a thickness of about 500 nm.
The processed one was used. Next, the upper surface of the semiconductor layer 4 was cleaned and the superconducting electrodes 5 and 6 made of Nb or Pb having a thickness of about 300 nm were formed and processed by the reactive ion etching method. Even with such a structure, the superconducting device of the present invention could be realized.

上記第1〜第2の実施例では、第1及び第2の超電導電
極5、6の間の半導体層4(半導体基体でもよい。)の
下部に絶縁膜3を介して制御電極2を設けたが、第1及
び第2の超電導電極5、6の間の半導体層4の上部に絶
縁膜3を介して制御電極2を設けても同様の効果を得る
ことができる。
In the first and second embodiments, the control electrode 2 is provided below the semiconductor layer 4 (which may be a semiconductor substrate) between the first and second superconducting electrodes 5 and 6 with the insulating film 3 interposed therebetween. However, the same effect can be obtained even if the control electrode 2 is provided above the semiconductor layer 4 between the first and second superconducting conductive electrodes 5 and 6 via the insulating film 3.

以上のようにして作製された超電導デバイスは、超電導
弱結合と並列に存在する静電容量が小さいために、特性
のヒステリシスが極めてわずかであって、従来のジョセ
フソン回路の高速化及び回路の簡略化の妨げとなってい
る交流電源に替えて直流の電源を使用することができ
る。また電圧制御型でありかつ半導体を使用するデバイ
スであっても、トンネル効果を利用しているので、高周
波応答は半導体キャリアの易動度によって制限されるこ
とは無く、高速スイッチングを実現することができた。
The superconducting device manufactured as described above has a very small hysteresis of characteristics because the electrostatic capacity existing in parallel with the superconducting weak coupling is small, which speeds up the conventional Josephson circuit and simplifies the circuit. It is possible to use a direct current power source instead of the alternating current power source which is an obstacle to the conversion. Further, even a device that is a voltage control type and uses a semiconductor, since the tunnel effect is utilized, the high frequency response is not limited by the mobility of the semiconductor carrier, and high speed switching can be realized. did it.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明によれば、電圧による制御に
よってジョセフソン接合素子の特性を変化させ、これを
スイッチとして使用することができる。従って本発明に
より、回路利得の大きな超高速スイッチング回路を得る
ことができる効果がある。また、ジョセフソン接合素子
で作製された回路と混在させて使用することができる。
従って従来のジョセフソン接合素子による計算機システ
ムをより容易に構成することのできる効果がある。
As described above, according to the present invention, the characteristics of the Josephson junction element can be changed by the control by the voltage, and this can be used as the switch. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain an ultra-high speed switching circuit having a large circuit gain. Further, it can be mixed with a circuit manufactured using a Josephson junction element.
Therefore, there is an effect that the conventional computer system using the Josephson junction element can be configured more easily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図、第3図、第4図はそれぞれ本発明の実施例によ
る超電導デバイスの一部を示す断面図、第2図は本発明
の実施例による超電導デバイスの特性を説明する図、第
5図〜第8図はそれぞれ本発明の実施例による超電導デ
バイスの電子バンド状態を示す図である。 1…基板 2…制御電極 3…絶縁膜 4…半導体層 5、6…超電導電極
1, 3, and 4 are cross-sectional views each showing a part of the superconducting device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the characteristics of the superconducting device according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 to FIG. 8 are views each showing an electronic band state of the superconducting device according to the embodiment of the present invention. 1 ... Substrate 2 ... Control electrode 3 ... Insulating film 4 ... Semiconductor layer 5, 6 ... Superconducting electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 潮 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−176781(JP,A) 特開 昭59−103389(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ushio Kawabe 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo Metropolitan Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP-A-57-176781 (JP, A) JP-A-59 -103389 (JP, A)

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】使用温度において常に常電導状態を保つ常
電導材料から成る半導体層と、前記半導体層の上に所定
の間隔を隔てて設けた超電導材料から成る第1及び第2
の超電導電極と、前記第1及び第2の超電導電極の間の
前記半導体層に絶縁膜を介して設けた常電導または超電
導材料から成る制御電極とを有することを特徴とする超
電導デバイス。
1. A semiconductor layer made of a normal conducting material which always maintains a normal conducting state at an operating temperature, and first and second superconducting materials provided on the semiconductor layer with a predetermined distance therebetween.
A superconducting electrode and a control electrode made of a normal conducting material or a superconducting material provided on the semiconductor layer between the first and second superconducting electrodes via an insulating film.
【請求項2】前記制御電極は、前記第1及び第2の超電
導電極の間の少なくとも前記半導体層の上に前記絶縁膜
を介して形成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の超電導デバイス。
2. The control electrode is formed on at least the semiconductor layer between the first and second superconducting electrodes with the insulating film interposed therebetween. A superconducting device according to the item.
【請求項3】前記制御電極は、前記第1及び第2の超電
導電極の間の少なくとも前記半導体層の下に前記絶縁膜
を介して形成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の超電導デバイス。
3. The control electrode is formed at least under the semiconductor layer between the first and second superconducting electrodes via the insulating film. A superconducting device according to the item.
【請求項4】前記半導体層が、単結晶半導体、多結晶半
導体、アモルファス半導体の中の少なくとも1つの材料
から成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
超電導デバイス。
4. The superconducting device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is made of at least one material selected from a single crystal semiconductor, a polycrystalline semiconductor and an amorphous semiconductor.
【請求項5】前記絶縁膜が前記半導体層の表面または前
記制御電極の表面に形成したSiの自己酸化膜、または
前記半導体層の表面または前記制御電極の表面に被着し
たSiO膜、SiO膜、あるいはSi膜である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電導デ
バイス。
5. The self-oxidizing film of Si formed on the surface of the semiconductor layer or the surface of the control electrode, or the SiO 2 film deposited on the surface of the semiconductor layer or the surface of the control electrode, SiO The superconducting device according to claim 1, wherein the superconducting device is a film or a Si 3 N 4 film.
【請求項6】前記制御電極がNb、Nbの化合物、Ta
の中の少なくとも1つの材料から成り、かつ、前記絶縁
膜が前記材料の自己酸化膜、またはSiO膜、SiO
膜、あるいはSi膜から成ることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の超電導デバイス。
6. The control electrode is Nb, a compound of Nb, Ta
Of at least one of the above materials, and the insulating film is a self-oxidized film of the above material, or a SiO 2 film, or a SiO 2 film.
The superconducting device according to claim 1, wherein the superconducting device is formed of a film or a Si 3 N 4 film.
【請求項7】前記半導体層がSi単結晶から成ることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電導デバイ
ス。
7. The superconducting device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is made of Si single crystal.
【請求項8】前記第1及び第2の超電導電極を300nm以
下の間隔を隔てて前記半導体層上に設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の超電導デバイス。
8. The superconducting device according to claim 1, wherein the first and second superconducting electrodes are provided on the semiconductor layer at an interval of 300 nm or less.
【請求項9】前記絶縁膜の厚さが10nm〜50nmであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電導デバイ
ス。
9. The superconducting device according to claim 1, wherein the insulating film has a thickness of 10 nm to 50 nm.
【請求項10】前記半導体層の下に前記絶縁膜を介して
基板を有し、かつ、前記制御電極を前記絶縁膜に接する
ように前記基板内に埋め込んだことを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の超電導デバイス。
10. A substrate is provided under the semiconductor layer with the insulating film interposed therebetween, and the control electrode is embedded in the substrate so as to be in contact with the insulating film. The superconducting device according to item 1.
【請求項11】前記制御電極を、半導体から成る前記基
板に所定の不純物を導入することにより設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第10項記載の超電導デバイス。
11. The superconducting device according to claim 10, wherein the control electrode is provided by introducing a predetermined impurity into the substrate made of a semiconductor.
【請求項12】前記半導体層の下に前記絶縁膜を介して
基板を有し、かつ、前記制御電極を前記絶縁膜に接する
ように前記基板上に形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の超電導デバイス。
12. A substrate is provided under the semiconductor layer with the insulating film interposed therebetween, and the control electrode is formed on the substrate so as to be in contact with the insulating film. The superconducting device according to item 1.
【請求項13】前記半導体層が基板上に設けた薄膜状の
半導体層であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の超電導デバイス。
13. The superconducting device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is a thin-film semiconductor layer provided on a substrate.
【請求項14】前記基板を前記半導体層と電気的に絶縁
したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電
導デバイス。
14. The superconducting device according to claim 1, wherein the substrate is electrically insulated from the semiconductor layer.
【請求項15】前記基板が絶縁物材料から成ることを特
徴とする特許請求の範囲第14項記載の超電導デバイス。
15. The superconducting device according to claim 14, wherein the substrate is made of an insulating material.
【請求項16】前記基板が不純物濃度1015cm-3以下のn
形またはp形Siから成ることを特徴とする特許請求の
範囲第14項記載の超電導デバイス。
16. The substrate having an impurity concentration of 10 15 cm −3 or less n
15. A superconducting device according to claim 14, characterized in that it is made of p-type or p-type Si.
JP59196830A 1984-04-19 1984-09-21 Superconducting device Expired - Lifetime JPH069262B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59196830A JPH069262B2 (en) 1984-09-21 1984-09-21 Superconducting device
EP85302732A EP0160456B1 (en) 1984-04-19 1985-04-18 Superconducting device
CA000479462A CA1229426A (en) 1984-04-19 1985-04-18 Superconducting device
DE3588114T DE3588114T2 (en) 1984-04-19 1985-04-18 Superconducting arrangement
US07/201,332 US4888629A (en) 1984-04-19 1988-05-31 Superconducting device
US07/439,809 US5160983A (en) 1984-04-19 1989-11-21 Superconducting device
US07/925,122 US5311037A (en) 1984-04-19 1992-08-06 Superconducting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59196830A JPH069262B2 (en) 1984-09-21 1984-09-21 Superconducting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6175575A JPS6175575A (en) 1986-04-17
JPH069262B2 true JPH069262B2 (en) 1994-02-02

Family

ID=16364370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59196830A Expired - Lifetime JPH069262B2 (en) 1984-04-19 1984-09-21 Superconducting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH069262B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6486575A (en) * 1987-06-17 1989-03-31 Hitachi Ltd Superconducting device
JPH07109906B2 (en) * 1988-03-03 1995-11-22 松下電器産業株式会社 Superconducting transistor circuit
JP2738144B2 (en) * 1990-10-31 1998-04-08 住友電気工業株式会社 Superconducting element and fabrication method
DE69132972T2 (en) * 1991-01-07 2003-03-13 Ibm Superconducting field effect transistor with inverse MISFET structure and method for its production
EP0523279A1 (en) * 1991-07-19 1993-01-20 International Business Machines Corporation Electric field-effect devices having a superconducting channel
EP0523275B1 (en) * 1991-07-19 1996-02-28 International Business Machines Corporation Enhanced superconducting field-effect transistor with inverted MISFET structure and method for making the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57103389A (en) * 1980-12-18 1982-06-26 Fujitsu Ltd High density mounting structure

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6175575A (en) 1986-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0160456B1 (en) Superconducting device
US4647954A (en) Low temperature tunneling transistor
CA1315015C (en) Field-effect device with a superconducting channel
US5126801A (en) Superconducting device
WO1991015033A1 (en) Electron device having a current channel of dielectric material
JPH069262B2 (en) Superconducting device
JPH0350425B2 (en)
JPH0562474B2 (en)
EP0144217B1 (en) Superconducting device
Tamura et al. A superconducting resonant tunneling transistor with insulating base layer
Ohta Semimetal-barrier quasi-planar Josephson junction
JPS63250879A (en) Superconducting element
JP2955415B2 (en) Superconducting element
JPH09312424A (en) Superconducting transistor
JPH0831625B2 (en) Superconducting 3-terminal element
JPS61110481A (en) Superconductive transistor
JPS63283177A (en) Superconducting transistor
JPH02273975A (en) Superconducting switching element
JPH05183203A (en) Superconducting element
JPS63211688A (en) Superconducting transistor
JPS63311778A (en) Superconducting device
HIGASHINO et al. Three-Terminal Devices Using Bi-System High-T c Superconductors
JPH05299713A (en) Current modulation device
JPS6346786A (en) Superconducting transistor
JPH0537031A (en) Superconductive three-terminal device